无人机组成.docx

1、无人机组成无人机组成无人机组成(1):撑起所有部件的机架所谓“机架”,就是指无人机的承载平台,所有设备都就是用机架承载起来飞上天上的,所以无人机的机架好坏,很大程度上决定了这部无人机好不好用。衡量一个机架的好坏,可以从坚固程度、使用方便程度、元器件安装就是否合理等等方面考察。现在常见的无人机,多数指多轴飞行器的形式,机架的组成与上图这样的大同小异,主要由中心板、力臂、脚架组成,有着结构简单的特点,但缺点就是效率较低。这就是本频道主要关注的无人机形式。更久一点的无人机,会就是这种直升机形式,只有一个主螺旋桨(配合尾螺旋桨低消旋转反扭力)。直升机形式的无人机,由于效率更高,更适合高原、大风等环境,

2、但由于主螺旋桨“杀伤力”太大,而家直升机旋翼头结构复杂,现在就是越来越少见到了。还有一种无人机形式,就是上图这样的固定翼,有着结构简单、效率高、续航时间长等特点,但缺点就就是不能悬停,以及云台安排不太灵活,这对于常见的航拍来说就是致命的。所以固定翼无人机常用于侦查监视、测绘等需要长距离、长续航的拍摄情况。多轴飞行器,顾名思义就就是有多个螺旋桨,通过螺旋桨转速的不同而实现上升下降、左右旋转、前进后退等等动作。多轴飞行器的轴数,从两轴开始,到十多轴都有,但常见的还就是以3、4、6、8轴为主。轴数越多、螺旋桨越多、机架的负载就越大,但相对地结构也就变得越复杂。多轴还有一个概念,就就是“轴距”,用于表

3、达机架的尺寸大小。轴距就是指对角线两个螺旋桨中心的距离,单位通常就是毫米(mm)。机架大小决定了能多多大的螺旋桨,从而决定了机架的负载能力(能携带多大的摄影设备上天)。一般来说,搭载GoPro等运动相机/摄像机或者小卡片相机,可以选择四轴、轴距330-550mm的机架,可以兼顾载重与便携。搭载微单、无反等相机的话,可以选择六轴或八轴、轴距700-1000mm的机架,保证足够的负载能力与机架大小。而想搭载全画幅单反、电影机等等重型设备的话,基本上都需要动用到八轴、1000mm以上的机架,才能有足够的负载能力,否则很容易出现动力不足而产生的坠机意外。无人机组成(2):飞行的大脑“飞控”“飞控”就是

4、指无人机的飞行控制器,用于自动化保持飞行器处于一个特定的状态(悬停、飞行等)。由于无人机经常处于“超视距”的环境飞行,所以自动化控制的飞控对于无人机来说就是不能缺少的。好的飞控,还会搭配不少有用的功能,方便控制者进行复杂的运动。本文以多轴飞行器的飞控为主。多轴飞行器的飞控,主要由主控器(上图左上)、姿态感应器(上图右上)、GPS天线以及电子罗盘(上图下)组成,周边还会有电源控制模块、LED提示灯、蓝牙连接模块等等。部分厂商更有新的发挥,把主要部件弄成双份,这样在其中一份失效的情况下,还能有另外一份继续工作。上图中,中间两个长方形的就是主控器+姿态感应器,左边两个圆形的就就是GPS+电子罗盘。无

5、人机组成(3):至关重要的动力系统无人机的动力系统,通常有电动机以及内燃机两种,其中以电动机为主。而电动的动力系统主要包含电机、电调(控制电机转速)、螺旋桨以及电池。动力系统各个部分之间就是否匹配、动力系统与整机就是否匹配,直接影响到整机效率、稳定性,所以说动力系统就是至关重要的。无人机的电机主要以无刷电机为主,一头固定在机架力臂的电机座,一头固定螺旋桨,通过旋转产生向下的推力。不同大小、负载的机架,需要配合不同规格、功率的电机,电机并不就是说越大越好,效率才就是王道。单独的电机并不能工作,需要配合电调,后者用于控制电机的转速。与电机一样,不同负载的动力系统需要配合不同规格的电调,虽然电调用大

6、了没太大影像,但电调大了,自然也重了,效率自然也不会提高。螺旋桨就是直接产生推力的部件,同样就是以追求效率为第一目的。匹配的电机、电调与螺旋桨搭配,可以在相同的推力下耗用更少的电量,这样就能延长无人机的续航时间。大家有没有发现上图的螺旋桨就是有正反两种方向的？因为电机驱动螺旋桨转动时,本身会产生一个反扭力,会导致机架反向旋转。而通过一个电机正向旋转、一个电机反向旋转,可以互相抵消这种反扭力,相对应的螺旋桨的方向也就相反了。现时无人机的电池主要以锂聚合物电池为主,特点就是能量密度大、重量轻、耐电流数值较高等等,这些特性都就是较为适合无人机的。手机领域也有部分使用锂聚合物电池,但充、放电能力远远不

7、及无人机的这些电池(单片电芯放电能力理论值超过400安)。而由于这些电池用于无人机的动力系统,所以也会被叫做“动力电池”。无人机组成(4):稳定一切的相机云台现在说到无人机,基本上都与航拍划上等号了吧？既然要把相机、摄像机带到空中,无人机机身的晃动震动自然会影响到拍摄,这时就需要航拍云台了。这里说的云台与常见的摄影云台不同,航拍云台通过传感器感知机身的动作,通过电机驱动让相机保持原来的位置,抵消机身晃动或者震动的影响。现时的航拍云台主要也就是由无刷电机驱动,在水平、横滚、俯仰三个轴向对相机进行增稳,可搭载的摄影器材从小摄像头到GoPro,再到微单/无反相机,甚至全画幅单反以及专业级电影机都可以

8、。摄影器材越大,云台就越大,相应的机架也就越大。先了解一下云台就是怎样动作的,上图就是水平方向的动作。上图就是横滚方向的动作。上图就是俯仰方向的动作。上面三个gif演示的就是机身不动、相机动的效果,但实际上云台工作时,就是机身不动,而机身动。所以在空中时,无人机的机身不断在动作,云台依然可以保持相机镜头的位置,达到增稳的效果。上图就是一部航拍无人机在急加速时的姿态,可以瞧到机身已经倾斜到一定角度了,但在云台上的相机,由于增稳的缘故,依然保持正向前方的角度,完全不受机身姿态的影响。无人机组成(4):稳定一切的相机云台现在说到无人机,基本上都与航拍划上等号了吧？既然要把相机、摄像机带到空中,无人机

9、机身的晃动震动自然会影响到拍摄,这时就需要航拍云台了。这里说的云台与常见的摄影云台不同,航拍云台通过传感器感知机身的动作,通过电机驱动让相机保持原来的位置,抵消机身晃动或者震动的影响。现时的航拍云台主要也就是由无刷电机驱动,在水平、横滚、俯仰三个轴向对相机进行增稳,可搭载的摄影器材从小摄像头到GoPro,再到微单/无反相机,甚至全画幅单反以及专业级电影机都可以。摄影器材越大,云台就越大,相应的机架也就越大。先了解一下云台就是怎样动作的,上图就是水平方向的动作。上图就是横滚方向的动作。上图就是俯仰方向的动作。上面三个gif演示的就是机身不动、相机动的效果,但实际上云台工作时,就是机身不动,而机身动。所以在空中时,无人机的机身不断在动作,云台依然可以保持相机镜头的位置,达到增稳的效果。上图就是一部航拍无人机在急加速时的姿态,可以瞧到机身已经倾斜到一定角度了,但在云台上的相机,由于增稳的缘故,依然保持正向前方的角度,完全不受机身姿态的影响。飞控需要合理安装在机架上,连同其她部件一起工作,所以在机架篇中我们提及到,机架对元器件安装编排的方便程度,就是考量机架好坏的一个重点。